英国の航空宇宙大手GKN Aerospaceと米空軍研究所が、チタン製航空機構造部品の積層造形（AM）技術開発で提携しました。この共同プロジェクトは、製造リードタイムの劇的な短縮と材料廃棄物の削減を目指し、次世代航空機のサプライチェーンに大きな変革をもたらす可能性があります。
航空宇宙分野での積層造形（AM）実用化に向けた大型提携
英国に本拠を置く世界的な航空宇宙部品メーカーであるGKN Aerospace社は、米空軍研究所（AFRL）との間で、総額840万ドル規模の共同イニシアチブを開始したことを発表しました。このプロジェクトの目的は、次世代の航空機構造部品に向けたチタン合金の積層造形（Additive Manufacturing、いわゆる3Dプリンティング）技術を成熟させ、実用化を加速させることにあります。
航空宇宙産業のような極めて高い品質と信頼性が要求される分野で、メーカーと軍の研究機関がこのような大規模な提携に踏み切ったという事実は、積層造形技術が単なる試作や研究開発の段階を越え、実際の部品製造における重要な選択肢として認識されつつあることを示しています。
狙いはリードタイム短縮と「Buy-to-fly ratio」の劇的な改善
本プロジェクトが目指す具体的な目標は、主に二つあります。一つは、製造リードタイムを最大で80%削減すること。もう一つは、材料の歩留まりを大幅に向上させることです。
航空宇宙産業では、部品の重量に対する購入した材料の重量の比率を「Buy-to-fly ratio」という指標で管理します。チタン合金のような高価な材料は、多くの場合、大きな塊から切削加工で部品を削り出すため、材料の9割以上が切り屑として廃棄されることも珍しくありません。これはコスト面だけでなく、環境負荷の観点からも大きな課題とされてきました。
積層造形は、必要な部分にのみ材料を積み重ねていくため、このBuy-to-fly ratioを劇的に改善できる可能性があります。GKN社は、レーザー光で金属ワイヤーを溶かしながら積層する「レーザーワイヤーDED（Directed Energy Deposition）」と呼ばれる方式を採用し、大型構造部品のニアネットシェイプ（最終形状に近い形）成形を目指しています。これにより、材料費と後工程である機械加工の双方のコストを大幅に削減できると期待されています。
サプライチェーン強靭化という戦略的意図
この取り組みの背景には、技術開発だけでなく、サプライチェーンの強靭化という戦略的な狙いも見て取れます。近年、大規模な鍛造品は世界的に需要が逼迫し、リードタイムが数年に及ぶこともあります。このような供給網のボトルネックは、防衛産業にとって大きなリスクです。
積層造形技術が確立されれば、従来の鍛造プロセスへの依存を低減し、必要な部品をより迅速に、かつ国内で調達する能力を高めることができます。地政学的リスクが高まる現代において、製造プロセスのデジタル化と内製化は、企業の競争力だけでなく、国家の安全保障にも関わる重要なテーマとなりつつあります。
日本の製造業への示唆
今回のGKNと米空軍の提携は、日本の製造業にとっても多くの示唆を含んでいます。以下に要点を整理します。
1. 積層造形は最終製品の量産技術へ
AM技術は、航空宇宙という最も要求の厳しい分野で、最終製品を製造するための実用技術として本格的に投資される段階に入りました。これまで試作品や治具製作での活用が中心だった企業も、自社の最終製品への適用を具体的に検討すべき時期に来ていると言えるでしょう。
2. コスト削減とサステナビリティの両立
材料歩留まりの向上は、コスト競争力に直結するだけでなく、環境負荷低減という社会的な要請に応える上でも極めて有効です。特に、チタンやニッケル基合金といった高価な難削材を扱う分野では、積層造形がもたらす経済的・環境的価値は計り知れません。
3. サプライチェーン変革の切り札
特定のサプライヤーや工法に依存している部品について、積層造形による代替や内製化の可能性を検討することは、事業継続計画（BCP）の観点からも重要です。リードタイムの短縮は、顧客への納期遵守だけでなく、開発期間の短縮や在庫削減にも貢献します。
4. 新しい設計思想の必要性
積層造形のポテンシャルを最大限に引き出すには、従来の切削加工を前提とした設計（Design for Subtractive Manufacturing）から、積層造形ならではの形状最適化（トポロジー最適化など）を取り入れた設計思想への転換が不可欠です。軽量化と高機能化を両立する新しいものづくりの可能性を追求することが求められます。
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